心理学中有一个有趣的现象:尽管奖励行为对物种的生存至关重要，但不确定的奖励比确定性奖励更能激发动物的热情。例如，经常回复你短信的女孩经常让你最想念她。例如，奥运会，孙杨的哭泣，傅的大笑，游泳池水从蓝色到绿色的变化是不可预测的，这正是体育的魅力。
当然，运动也有科学和严谨的一面，比如泳衣。
第一届奥运会游泳冠军阿尔弗雷德·哈吉斯；资料来源:www.olympic.org
虽然1896年的雅典奥运会是现代奥运会的前奏，但它意义重大，但从目前的专业角度来看，可以说是恐怖的。
以游泳为例。这里既没有游泳池，也没有跑道。运动会的组织者划船、唱歌，把运动员扔进海里。那些能活着游到岸边的人将被算作完成了。
游泳是各种力量的结合。如果你画一个三维坐标系，在水平轴上，运动员一方面用他们的手臂荡水来获得动量，另一方面，他们被水挡住了。在纵轴上，水不是一种完美的流体，所以它会附着在运动员的身体上并产生摩擦。在垂直轴上，重力和浮力相互对立，这决定了运动员的吃水深度。
因此，一件好的泳衣至少应该是光滑有弹性的。只有这样，我们才能抓住运动员的身体，减少阻力。
当时，游泳衣一般由羊毛等天然材料制成，其纺织水平很低。它不仅重量大，而且弹性差。游泳时，海水很容易从腋窝挤出，进入身体和泳衣之间的缝隙。换句话说，此时的泳衣对游泳没有什么帮助，但却起到了更大的屏蔽作用，符合当时的着装礼仪。【1】
1964年东京奥运会，彩色尼龙泳衣；资料来源:www.olympic.org
20世纪20年代，美国杜邦公司对基础科学产生了兴趣，并决定每年拨款25万美元资助相应的研究。
这种做法的影响非常深远，我们在这里只谈一个——为了研究某人，他们选择了华莱士·卡罗斯。卡洛斯是赫尔曼·斯陶丁格的信徒。他认为大分子物质，如蛋白质，实际上是由某些小分子反复组合而成的。在研究聚合物的过程中，卡洛斯意外地发现了一种可以拉伸细丝的材料，改写了人类服装的历史。【2】
这种材料是尼龙。
尼龙是人类历史上第一种人造纤维，属于酰胺聚合物。从结构上讲，尼龙是由多种单体通过化学键反复结合而成；每种单体都含有羧基和氨基。整个过程就像大蒜辫子。只要你有足够的大蒜和耐心，大蒜辫子几乎可以无限期延长。
两种普通尼龙的结构；资料来源:wikipedia.org
尼龙对服装的最大意义在于其优异的物理性能。对于运动员来说，尼龙泳衣轻便、轻薄、疏水且有弹性，不会重复羊毛泳衣暴露在水中时会吸水、暴露在风中会起皱的尴尬。对普通人来说，尼龙布耐磨且容易染色。随着各种颜色泳衣的推出，海滩的颜色不再单调，很快成为一道美丽的风景。
马特·比昂迪庆祝胜利；资料来源:www.olympic.org
1988年汉城奥运会是泳装发展的转折点。在此之前，泳衣是一个累赘，只是阻力越小越好。从那以后，泳衣成了助推器。
聚氨酯纤维，也称为氨纶，是一种由二醇和二异氰酸酯组成的聚合物。它的诞生并不晚于尼龙，但在开始时，研究人员只注意到它的刚性和低吸湿性，并没有发现任何商业价值。幸运的是，随着研究的深入，人们很快发现了聚氨酯纤维的优良特性。
首先，聚氨酯纤维的物理性能介于橡胶和塑料之间。具有一定的弹性和刚性，耐磨、抗拉、不易腐蚀。其次，不同单体和结构的聚氨酯纤维具有不同的特性，只要我们掌握相关的规律，就能找到一系列具有鲜明特性的材料。最后，聚氨酯纤维在纺织品中被称为味精。在织物中加入少量氨纶(质量分数2%~25%)就足以改善织物性能，大大提高织物的档次。【3】
在1988年夏季奥运会上，著名的美国游泳运动员马特·比昂迪获得了一枚银牌和一枚铜牌。他穿着由聚氨酯纤维和超细尼龙制成的“大力士”泳衣。这也被认为是高科技泳衣的鼻祖。【4】
艾米·范·戴肯赢得了四枚金牌。资料来源:www.olympic.org
聚氨酯的引入对奥林匹克泳衣产生了两方面的影响。
因为聚氨酯的密度可以比棉、聚酯等轻，并且疏水性可以比尼龙强，换句话说，游泳衣中的聚氨酯纤维越多，产生的浮力越大。对于游泳者来说，浮力的重要性是不言而喻的。因此，泳衣的覆盖范围一直在扩大。
另一方面，奥运会的品牌效应让制造商受益，他们不再局限于材料，开始系统地研究泳装的改进。
在1996年亚特兰大奥运会上，大多数游泳运动员选择了“水刀”泳衣。这件游泳衣是由聚氨酯制成的。除了高腰设计和宽阔的面积之外，它还能提供很多额外的浮力。此外，它还采用特殊的热处理，在针织领域独树一帜。它抑制水的吸收，让水更自由地循环。【1】【5】
《水刀》独特的编译方法[1]
这些改进使泳衣表面非常光滑，并能显著降低游泳时的摩擦阻力。
在悉尼奥运会上，泳衣的差异开始扩大。资料来源:www.olympic.org
随着时间的推移和时间的飞逝，是时候举办奥运会了。1999年，FINA正式批准了“鲨鱼皮”泳装比赛。[6]在2000年悉尼奥运会上，这件奇怪泳衣的出现引起了极大的关注。
即使从今天的角度来看，“FASTSKIN 1”泳衣仍然是一件令人惊叹的作品。Speedo在泳装设计的几乎每个方面都达到了完美。
从外观上看，“鲨鱼皮”通过三维扫描为运动员提供了最合适的尺寸，几乎覆盖了运动员的全身，从而最大限度地发挥了泳衣的功能。
在材料方面，“鲨鱼皮”采用超拉伸纤维，具有极强的弹性和拉伸力。它不仅能抑制运动员的身体成流线型，还能减少肌肉震颤，避免不必要的能量损失。【7】
最重要的是表面处理。传统上，人们认为物体表面越光滑，物体在流体中运动的阻力就越小。然而，通过对鲨鱼皮的研究，发现鲨鱼皮表面有鳞片和不光滑的盾鳞结构，如圆形的谷，盾鳞槽的方向与游泳方向平行。由于凹槽结构的存在，可以优化鲨鱼体表流体边界层的流体结构，抑制和延缓湍流的发生，有效降低鲨鱼体游泳时的阻力。【8】
显微镜下的鲨鱼皮；资料来源:新华社
“鲨鱼皮”以仿鲨鱼皮命名，泳衣上设计了一些粗糙的齿状突起，有效地引导水流。实验表明，这种表面处理可以使电阻降低3%。在奥运会游泳比赛中，它能在百分之一秒内决定胜负，意义重大。【7】
在2016年里约奥运会上，中道是中国游泳运动员孙杨。
从20世纪90年代到2009年，一共诞生了四代“鲨鱼皮”泳衣。穿着各种“鲨鱼皮”的运动员打破了几十项世界纪录。由此引发的争议也越来越多。
2009年3月，国际游泳联合会发布了《迪拜宪章》，明确要求“获准使用的泳衣必须在比赛前六个月在市场上出售，并且所有泳衣必须具有相同的结构”。泳衣的发展已经进入后鲨鱼皮时代。
根据作者查阅的资料，中国队的运动员在里约奥运会上使用了3号(FASTSKIN 3)泳衣。虽然名字相似，但它们与“鲨鱼皮”大不相同。
例如，在覆盖面上，颈部不能抬高，肩部不能加宽。例如，在材料选择方面，游泳衣产生的额外浮力必须满足国际游泳联合会的要求，并且不得超过1牛顿。
然而，快速皮肤3仍然有一些独特的功能。
运动员在水中的阻力可以分为静态阻力和动态阻力。前者是指运动员在水中时由牵引力引起的阻力，与人体形状、水质和水温有关。后者是指运动过程中姿势变化引起的阻力，是体育研究的重点。
在快速皮肤3的研究和开发中，计算机软件被用来预测游泳者身体周围的流体运动，以确定哪些区域可能具有阻力效应。同时，对泳帽、泳镜和泳衣标识的研究不仅强调了各个部分的熨烫，还寻求三者协同的设计方案。据说快速皮革3泳衣系统可以减少16.6%的阻力和11%的氧气消耗。
奥斯卡·皮斯托瑞斯的奥斯卡·皮斯托瑞斯，他的碳纤维假体一直备受争议
停止泳装比赛，回归运动的本质是一件好事。毕竟，“鲨鱼皮”泳衣价格不菲，而且只能穿有限的几次。更别说买不起的普通人了。有多少第三世界的兄弟国家愿意使用它？
然而，从诞生的那一刻起，现代奥运会就具有双重属性。一方面，它鼓励更高，更快，更强，并呼吁体育精神；另一方面，它必须更加科学，更加环保，并承担文化使命。
一场比赛，从选拔和训练，到心理支持、营养支持，甚至受伤后的治疗和康复，都体现了科研人员的心血。泳装变化的100年历史只是技术巨轮产生的浪潮之一。
至于人文科学和科技之间的平衡，让奥委会头疼。对我们普通人来说，泳衣的技术水平越高，就意味着越舒适、安全和便宜。例如，在过去，定制泳衣是顶级运动员的特权。现在，随着3D打印的普及，你可能很快就能穿着自己独特的泳衣去海边了。
参考
1、杨楠楠、蒋。《弹性针织面料泳装的开发研究》，[。纺织品指南，2008，12: 1112。
2.曹玉民。尼龙[。化学教育，1992 (1): 558。
3，刘丹，王静刚，李君羡，等.聚氨酯弹性纤维的发展[[].化学推进剂和聚合材料，2007，5 (1)。
4，杨，王平，汪洋，等.高科技泳装促进游泳发展. J]。中国发明和专利，2012，9: 012。
5，李晓辉。功能性运动服装的发展前景研究[[]。北京体育大学学报，2005，28(3): 42427。
6，张春明，金戒指。从伦敦奥运会看泳装研发革命[J]。《国际纺织品指南》，2013 (11): 668。
7、江楠、田燕。《幻想[》中的泳装和流体减阻。力学与实践，2008，30(3): 10112。
8，马福良，曾志祥，高一民，等.仿生表面减阻的研究现状及进展[J]。中国表面工程，2016，29(1): 15。